Ölçekleme Çözümleri: Layer-1 ve Layer-2 Protokolleri Nedir?

Son birkaç yılda, kripto ve blok zinciri sektörleri gerçek bir patlama yaşadı ve kullanıcı ve işlem sayısı da önemli ölçüde arttı. Teknolojinin devrim niteliğini kimse inkâr edemese de, ölçeklenebilirlik sorunlarıyla karşılaşmaya başladı — yani sistemin talep artışıyla birlikte büyüme kapasitesi.

Ölçekleme Çözümleri Ne İçin?

Merkeziyetsizlik, hesaplama gücü ve konsensüsün ağ genelinde dağıtıldığı anlamına gelirken, güvenlik blok zincirinin kötü niyetli kişiler ve hacker saldırılarına karşı savunmasını ifade eder. Her iki özellik de blok zinciri ağları için temel kabul edilir. 

Yüksek derecede güvenli merkeziyetsiz sistemler çoğu zaman işlem throughput’u ile ilgili sorunlarla karşılaşır; bu da Blockchain Trilemma olarak adlandırılan sorunu ortaya çıkarmıştır. Bu, aynı anda yüksek düzeyde güvenlik, merkeziyetsizlik ve ölçeklenebilirlik elde etmenin neredeyse imkânsız olduğunu ve blok zinciri ağlarının gerçekte bu üç faktörden en fazla ikisini maksimum düzeyde sağlayabildiğini belirtir. 

Ancak bu sorunun üstesinden gelmek için çalışan birçok geliştirici var ve önemli sonuçlar elde ettiler. Blok zinciri ağ ölçeklenebilirliği iyileştirmeleri Layer-1 ve Layer-2 çözümleri olarak sınıflandırılabilir. Her birinin farklı bir mekanizması, kendi avantajları ve zorlukları vardır. 

Ölçekleme Çözümlerinin Önemi

Blok zinciri, paraya sahip olmanın ve onu yönetmenin daha adil ve güvenli bir yolu olsa da, merkezi finans kurumları throughput açısından çok daha etkilidir. Örneğin Visa saniyede 65 bin işlem gerçekleştirdiğini söylerken, Bitcoin için bu sayı yalnızca 7, Ethereum için ise 15’tir. 

Merkezi ödeme işleme sistemleriyle rekabet edebilmek için blok zinciri ağlarının, artan kullanıcı, işlem ve veri sayılarını karşılayabilmek adına daha ölçeklenebilir olması gerekir. Bir şey yapılmazsa, blok zincirleri peş peşe sıkışıp kalan işlemlerle tıkanacaktır. Sistem bunların hepsini aynı anda işleyemeyecek ve kullanıcı deneyiminde eşitsizlik yaratacaktır. 

Layer-1 Blok Zinciri Nedir?

Layer-1 ölçekleme çözümleri zincir üstü iyileştirmelere odaklanır. Daha iyi bir throughput sunmak için temel protokolü ve ağ mimarisini değiştirirler. Örneğin Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain ve Litecoin Layer-1 blok zinciri ağlarıdır. Layer-1 ölçekleme çözümü, temel katmanı yani protokolün kendisini geliştirir.

Sharding

Sharding, dağıtık veritabanlarından uyarlanmış ve en popüler Layer-1 ölçekleme çözümü haline gelmiştir. Sharding’de tüm blok zinciri ağı parçalara veya shard adı verilen veri kümelerine ayrılır; böylece node’ların tüm ağ yerine shard’ları sürdürmesi kolaylaşır. Tüm shard’lar aynı anda işlenir ve çok sayıda işlem üzerinde ardışık çalışmaya imkân tanır. 

Her node da farklı shard’lara atanır. Tekil shard’lar ana zincire kanıt sağlar ve adresleri, genel durumları ve bakiyeleri paylaşmak için zincirler arası iletişim protokolleri üzerinden birbirleriyle etkileşime girer. 

Ethereum 2.0, Ethereum blok zincirinin yeni sürümü, bir ölçekleme çözümü olarak sharding’i uygular.

Sharding kullanan bir başka Layer-1 blok zinciri de Elrond’dur. Adaptive State Sharding ve güvenli bir Proof-of-Stake konsensüs mekanizması sayesinde 100 000 TPS (saniye başına işlem) throughput’una ulaşmayı başarmıştır. 

Harmony blok zinciri ağı da daha yüksek ölçeklenebilirlik elde etmek için shard kullanan projelere bir başka örnektir. Zero-knowledge proof ve Decentralized Autonomous Organisations kullanmaya odaklanır. 

Konsensüs Mekanizması İyileştirmeleri

Bazı konsensüs mekanizmaları diğerlerinden daha verimlidir. Örneğin Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Doge vb. tarafından kullanılan Proof-of-Work yüksek düzeyde merkeziyetsizlik ve güvenlik sunar. Ancak aynı zamanda oldukça yavaştır; bu da birçok geliştiricinin ağları geliştirirken Proof-of-Stake’i tercih etmesine neden olur. 

Mevcut blok zincirleri bile konsensüs mekanizmasını değiştirebilir; en iyi örnek, blok zincirinin kapasitesini ve merkeziyetsizliğini artırırken yüksek güvenlik seviyesini korumak için Proof-of-Stake konsensüs mekanizmasına geçmeyi planlayan Ethereum’dur. 

Genel olarak günümüzde en geliştirilmiş Layer-1 ve Layer-2 blok zincirleri Proof-of-Stake konsensüs mekanizmasını ya da onun varyasyonlarını benimser. Bilgisayarların doğrulama için yarışma ihtiyacını ortadan kaldırdığı için PoS, ölçekleme için zaten daha fazla alan sunar.

Kava blok zinciri, EVM co-chain üzerindeki işlemleri iyileştirmek için Tendermint Proof-of-Stake konsensüs algoritmasını kullanarak ölçeklenebilirlik sağlayan bir Layer-1 ağ örneği olabilir. 

Solana, yeni ve umut verici bir Proof-of-History konsensüs mekanizması kullanan yeni nesil bir Layer-1 blok zinciri protokolü olarak kabul edilir ve throughput’u saniyede 3000’in üzerinde işlemle önemli ölçüde artırmayı başarmıştır. 

Kriptoda daha az popüler olan diğer Layer-1 çözümleri arasında yeniden parametreleme ve alternatif Veri Yapıları oluşturma yer alır. Bu yöntemlerin tümünün ana avantajı, en etkili büyük ölçekli iyileştirmeleri sunmalarıdır.

Layer-1 Çözümlerinin Sorunları 

Layer-1 çözümündeki başlıca sorunlardan biri, ağ doğrulayıcısının değişikliği hard fork üzerinden kabul etmek zorunda olmasıdır. Bu her zaman o kadar kolay değildir çünkü bazı durumlarda kâr kaybı yaşayabilirler. Örneğin blok zinciri Proof-of-Work’ten Proof-of-Stake’e geçtiğinde madenciler gelir kaybeder ve ölçeklenebilirlik ihtiyacını reddedebilirler. 

Layer-2 Blok Zinciri Nedir?

Layer-2 çözümü, paralel bir blok zinciri çalıştırarak veya orijinal zincirin üzerine üçüncü taraf bir ağ kurarak zincir dışı bir çözüm oluşturmaya odaklanır. Başka bir deyişle hesaplama katmanı olarak da adlandırılan bu ikinci katman, ana ya da ebeveyn ağı rahatlatmak için kullanılır. Blok zincirinin ölçeklenebilirliğini artırmanın en kolay ve en hızlı yoludur.

Protokol işlemlerinin bir kısmı bitişik blok zinciri mimarisine kayar; bu yapı işlemi işler ve sonuçları kesinleştirmek için yalnızca ana zincire geri döner. Layer-2 çözümleri çoğu zaman Layer-1 çözümleriyle birlikte kullanılır. 

En iyi layer-2 çözümleri arasında, miras zincirler ile merkeziyetsiz uygulamalar arasında ölçeklenebilir köprüler ve Liquid Proof-of-Stake, delegated Proof-of-Stake, Hybrid PoS ve benzerleri gibi PoS’un yeni varyasyonlarının keşfedilmesini sağlayan yapılar yer alır. 

Layer-2 çözümlerini uygulamanın başlıca yolları Nestchains, Rollups, State Channels ve Sidechains’tir. 

Nested Blockchains 

Nested blockchain genellikle başka bir blok zincirinin üzerinde bulunan ek ağdır. Genellikle daha geniş bir ağ için parametreleri belirleyen temel bir blok zinciri gerektirir; işlemler ve smart contracts yürütmeleri ise birbirine bağlı ikincil zincirler üzerinde gerçekleşir. Birden fazla ağ ana zincir üzerine çocuk zincirler olarak inşa edilebilir. Ana zincir, işlemi bağımsız olarak işleyen çocuk zincire devreder ve ardından onu ebeveyne geri döndürür. Ana zincirin katılımı yalnızca çözülmesi gereken bir anlaşmazlık varsa gerekir.  

Sidechains 

Sidechain, ana zincire bitişik ek bir zincirdir. Genellikle büyük toplu işlemler için kullanılır. Sidechain’ler, ana zincirden farklı bağımsız bir konsensüs algoritması kullanır ve sıfırdan bağımsız olarak inşa edilir. Bu mekanizma hız ve ölçeklenebilirlik için optimize edilebilir. Burada ana zincir güvenliği korur, işlem paketlerini doğrular ve çatışmaları çözer. 

Sidechain’ler ile state channel’lar arasındaki fark, integral yolların sayısıdır. Tüm işlemler herkese açık deftere kaydedilir ve tüm katılımcılar tarafından görülebilir. Önemli olan, sidechain’lerdeki ihlaller ana zinciri etkilemez. 

Plasma ağı, Ethereum için bir sidechain Layer-2 çözümü örneğidir. Ağaç benzeri bir yapıda bağlanmış küçük blok zincirlerden oluşur. 

State Channels

State channel’lar, blok zincirinin genel performansını kolaylaştırmak için uygulanır. Ayrıca blok zinciri ile zincir dışı işlem kanalları arasındaki iki yönlü iletişimi iyileştirirler. Bir state channel’ın Layer-1 node’ları tarafından doğrulanması gerekmez; bunun yerine çoklu imza veya akıllı sözleşme mekanizması kullanır. Tamamlanan işlemler alttaki ağda kaydedilir. 

State Channel örnekleri arasında Celer, Bitcoin Lightning ve Ethereum’un Lightning Network’ü yer alır. Bu yöntemdeki ana sorun, daha fazla ölçeklenebilirlik elde etmek için state channel’ların bir miktar merkeziyetsizlikten vazgeçmesidir. 

Roll-Ups 

Roll-up’lar işlem operasyonlarını ana blok zinciri dışında gerçekleştirir, ancak ilgili verileri layer-1’e göndererek işlemleri temel katmanda güvence altına alır. Zincir dışı yürütme sayesinde ücretler düşer. Akıllı sözleşmeler layer-1 üzerinde çalışır, ancak işlemleri ana blok zincirinden gelen verileri kullanarak layer 2 üzerinde yürütür. İşlemlerin varsayılan olarak doğru olduğunu kabul eden ve yalnızca fraud-proof aracılığıyla bir itiraz durumunda hesaplama yapan optimistic roll-up’lar vardır. Zero-knowledge roll-up’lar ise hesaplamayı zincir dışında yapar ve geçerlilik kanıtlarını ana zincire gönderir. 

Cartesi, Fuel Network, Optimism ve Boba, optimistic roll-up kullanan Layer-2 blok zincirleridir. Loopring, Immutable X, Starkware ve Polygon Hermez ise zero-knowledge roll-up kullanan Layer-2 çözümleridir. 

Layer-2 Çözümlerinin Sorunları

Kriptoda Layer-2’nin başlıca sorunu, güvenlik kaybetme olasılığının burada çok daha yüksek olmasıdır; bu yüzden kullanıcılar güvenlik sicilleri nedeniyle Bitcoin veya Ethereum gibi dirençli projelere daha kolay güvenir. Ancak artık işlem hızı ve maliyet nedeniyle daha sık Layer-2 ağlara yöneleceklerdir. Bu yüzden uzmanlar, Layer-2’nin geleceğinin belirli kullanım alanlarında olduğunu, daha büyük blok zincirlerinin ise hâlâ güvenlik odaklı olarak baskın kalacağını düşünüyor. 

Sonuç 

Ölçeklenebilirlik, küresel kripto benimsenmesinin önündeki başlıca engeldir. Çözüm, uygulama aşamasında ölçeklenebilirlik trilemma’sının üstesinden gelebilen blok zincirleri inşa etmek ve aynı zamanda darboğazı önlemek için mevcut ağları geliştirmeye çalışmaktır. Şu anda olası tüm çözümler Layer-1 ve Layer-2 olarak ayrılabilir. Layer-1 ile Layer-2 çözümlerini karşılaştırmak zordur çünkü her ikisinin de avantajları ve dezavantajları vardır; ancak geleceğin ikisinin birleşiminde yatıyor olması mümkündür.